Relationship of the myostatin level and secondary sarcopenia in patients undergoing programmed hemodialysis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The role of myostatin in the development of sarcopenia in patients receiving programed hemodialysis and the severity of the relationship with other risk factors, particularly between the myostatin level in the blood and skeletal muscle indicators, were analyzed. A single-stage prospective non-interventional study was conducted among 196 patients (97 women and 99 men, aged 54–66 years) receiving programed hemodialysis. After signing the informed consent form, all patients underwent a series of examinations consisting of the assessment of anthropometric data, measurement of vital signs, determination of the state of the muscular system for the diagnosis of sarcopenia, including bioimpedance, and laboratory tests (clinical and biochemical blood tests). The level of myostatin in the blood serum of patients was determined once 10 min before the next hemodialysis session. A statistically significant negative correlation of myostatin level with age (ρ = –0. 361; p < 0. 001), skeletal muscle strength (ρ = –0. 140; p = 0. 05), and walking speed (ρ = –0. 245; p < 0. 001) was observed. High myostatin levels were more often detected in men (U = 2633, z = –5. 462; p < 0. 001). A positive correlation between the levels of myostatin and interleukin-6 was found (ρ = 0. 410; p < 0. 001). The use of myostatin for the diagnosis of sarcopenia had a sensitivity of 71. 4%, specificity of 71. 4%, cut-off point of 5. 01 ng/mL, and area under the curve of 0. 714 (95% confidence interval: 0. 632–0. 795; p < 0. 001). An increase in myostatin levels above 5. 01 ng/mL increases the likelihood of sarcopenia by 6. 25 times (95% confidence interval: 3. 314–11. 788; χ2 = 34. 639; p < 0. 001). The chances of an increase in myostatin above the threshold value by 2,196 times according to the results of a short international questionnaire for determining physical activity (95% confidence interval: 1. 209–3. 988; χ2 = 6. 78; p = 0. 009) were higher in patients with reduced physical activity than in patients with normal physical activity. In general, in patients with chronic kidney disease receiving programed hemodialysis, along with the determination of myostatin level, a positive statistically significant association of myostatin level with interleukin-6, male sex, age, and decreased physical activity was noted, and myostatin could be used as a predictor of sarcopenia.

About the authors

Vasily N. Tsygan

Kirov Military Medical Academy

Email: vn-t@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1199-0911
SPIN-code: 7215-6206
Scopus Author ID: 6603136317

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga L. Boriskina

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: okhrushcheva@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-9895-7836
SPIN-code: 4106-3705

senior clinical research associate

Russian Federation, Saint Petersburg

Aleksandr A. Yakovenko

First Pavlov Petersburg State Medical University

Email: leptin-rulit@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1045-9336
SPIN-code: 7238-0048

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey P. Tutin

Saint Petersburg Dialysis Centre (Kupchino)

Email: kupchino.dialysis@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8648-9086
SPIN-code: 4430-2767

Head of the Department

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Carrero JJ, Johansen KL, Lindholm B, et al. Screening for muscle wasting and dysfunction in patients with chronic kidney disease. Kidney Int. 2016;90(1):53–66. doi: 10.1016/j.kint.2016.02.025
  2. Cruz-Jentoft AJ, Baeyens JP, Bauer JM, et al. Sarcopenia: European consensus on definition and diagnosis: Report of the European Working Group on Sarcopenia in Older People. Age Ageing. 2010;39(4):412–423. doi: 10.1093/ageing/afq034
  3. Souza VA, Oliveira D, Barbosa SR, et al. Sarcopenia in patients with chronic kidney disease not yet on dialysis: Analysis of the prevalence and associated factors. PLoS One. 2017;12(4):e0176230. doi: 10.1371/journal.pone.0176230
  4. Bataille S, Serveaux M, Carreno E, et al. The diagnosis of sarcopenia is mainly driven by muscle mass in hemodialysis patients. Clin Nutr. 2017;36(6):1654–1660. doi: 10.1016/j.clnu.2016.10.016
  5. Ohsawa Y, Hagiwara H, Nakatani M, et al. Muscular atrophy of caveolin-3-deficient mice is rescued by myostatin inhibition. J Clin Invest. 2006;116(11):2924–2934. doi: 10.1172/JCI28520
  6. Workeneh BT, Rondon-Berrios H, Zhang L, et al. Development of a diagnostic method for detecting increased muscle protein degradation in patients with catabolic conditions. J Am Soc Nephrol. 2006;17(11):3233–3239. doi: 10.1681/ASN.2006020131
  7. Wang XH, Mitch WE. Mechanisms of muscle wasting in chronic kidney disease. Nat Rev Nephrol. 2014;10(9):504–516. doi: 10.1038/nrneph.2014.112
  8. Bataille S, Chauveau P, Fouque D, et al. Myostatin and muscle atrophy during chronic kidney disease. Nephrol Dial Transplant. 2021;36(11):1986–1993. doi: 10.1093/ndt/gfaa129
  9. Pirruccello-Straub M, Jackson J, Wawersik S, et al. Blocking extracellular activation of myostatin as a strategy for treating muscle wasting. Sci Rep. 2018;8(1):2292. doi: 10.1038/s41598-018-20524-9
  10. Verzola D, Barisione C, Picciotto D, et al. Emerging role of myostatin and its inhibition in the setting of chronic kidney disease. Kidney Int. 2019;95(3):506–517. doi: 10.1016/j.kint.2018.10.010
  11. Mitch WE, Medina R, Grieber S, et al. Metabolic acidosis stimulates muscle protein degradation by activating the adenosine triphosphate-dependent pathway involving ubiquitin and proteasomes. J Clin Invest. 1994;93(5):2127–2133. doi: 10.1172/JCI117208
  12. Hu Z, Wang H, Lee IH, et al. Endogenous glucocorticoids and impaired insulin signaling are both required to stimulate muscle wasting under pathophysiological conditions in mice. J Clin Invest. 2009;119(10):3059–3069. doi: 10.1172/JCI38770
  13. Zhang L, Pan J, Dong Y, et al. Stat3 activation links a C/EBPδ to myostatin pathway to stimulate loss of muscle mass. Cell Metab. 2013;18(3):368–379. doi: 10.1016/j.cmet.2013.07.012
  14. Zhang L, Rajan V, Lin E, et al. Pharmacological inhibition of myostatin suppresses systemic inflammation and muscle atrophy in mice with chronic kidney disease. FASEB J. 2011;25(5):1653–1663. doi: 10.1096/fj.10-176917
  15. Zhang L, Wang XH, Wang H, et al. Satellite cell dysfunction and impaired IGF-1 signaling cause CKD-induced muscle atrophy. J Am Soc Nephrol. 2010;21(3):419–427. doi: 10.1681/ASN.2009060571
  16. Mitra A, Qaisar R, Bose B, et al. The elusive role of myostatin signaling for muscle regeneration and maintenance of muscle and bone homeostasis. Osteoporos Sarcopenia. 2023;9(1):1–7. doi: 10.1016/j.afos.2023.03.008
  17. Schellino R, Boido M, Vrijbloed JW, et al. Synergistically acting on myostatin and agrin pathways increases neuromuscular junction stability and endurance in old mice. Aging Dis. 2023. doi: 10.14336/AD.2023.0713-1
  18. Jang JY, Kim D, Kim ND. Pathogenesis, intervention, and current status of drug development for sarcopenia: A review. Biomedicines. 2023;11(6):1635. doi: 10.3390/biomedicines11061635
  19. Lee SJ, Bhasin S, Klickstein L et al. Challenges and future prospects of targeting myostatin/activin a signaling to treat diseases of muscle loss and metabolic dysfunction. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2023;78(1):32–37. doi: 10.1093/gerona/glad033

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Correlation between myostatin levels and age (scattering)

Download (116KB)
3. Fig. 2. Level of myostatin in the blood serum, depending on sex

Download (124KB)
4. Fig. 3. Graphical result of the ROC analysis for the diagnosis of sarcopenia using myostatin

Download (93KB)

Copyright (c) 2023 Eco-Vector



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».